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本規(guī)程規(guī)定了鋁及鋁合金焊接的基本要求，適用于鋁及的手工鎢極氬弧焊或氣焊或熔化極氬弧焊等焊接的鋁及鋁合金制單層容器、襯鋁容器的鋁焊接工藝。 一、焊接用材料： 1.焊接用氬氣純度≥99.99%，露點≤-55℃，并應(yīng)符合GB/T4842或GB10624的規(guī)定。當(dāng)瓶裝氬氣的壓力≤0.5Mpa時不宜使用。（氬氣內(nèi)含氮量≥0.04%，否則焊縫表面上會產(chǎn)生淡黃色或草綠色的氮化鎂及氣孔；含氧量≥0.03%，否則熔池表面上可發(fā)現(xiàn)密集的黑點、電弧不穩(wěn)和飛濺較大；含水量≥0.07%，熔池將沸騰并焊縫內(nèi)產(chǎn)生氣孔）。 2.手工鎢極氬弧焊電極采用鈰鎢電極。電極直徑應(yīng)根據(jù)焊接電流大小來選擇（使用時一般比焊接電流所要求的規(guī)格大一號的鎢極），電極端部應(yīng)為半球形（制作半球形方法：用比焊接電流所要求的規(guī)格大一號的鎢極，將端部磨成錐形，垂直夾持電極，用比所用鎢極要求的電流大20~30A的電流在試板上起弧并維持幾秒鐘，鎢極端頭即呈半球形。如果鎢極被鋁污染，則必須重新打磨或更換鎢極；輕微污染時，可增大電流使電弧在試板燃燒一會，即能燒掉污染物）： 鈰鎢電極直徑mm 2 2.5 3.2 4.0 5.0 ?。ㄕ訒r）焊接電流A 100~200 170~250 200~300 350~480 500~675 ?。ǚ唇訒r）焊接電流A 15~25 17~30 20~35 35~50 50~70 ?。ń涣鲿r）焊接電流A 85~160 120~210 150~250 240~350 330~460 3.用MIG焊鋁合金時，由于鋁焊絲比較軟，為避免咬傷焊絲，送絲輪不允許用帶齒輪的送絲輪，不宜用推絲式；送絲軟管不準(zhǔn)用彈簧管而是用聚四氟乙烯或尼龍制品，不然由于磨削而污染或堵塞軟管。MIG通常用直流反極性。 4.焊劑主要作用是去除氧化膜和其它一些雜質(zhì)，使用時可用無水酒精調(diào)成糊狀或直接將焊劑粉放在坡口和兩側(cè)。當(dāng)焊接角焊縫時應(yīng)選用那些焊后容易清除熔渣的焊劑；鋁鎂合金用焊劑不宜含有鈉的組成物。 5.不同牌號的鋁材相焊時，當(dāng)圖紙和工藝都沒有規(guī)定時，按耐腐蝕性能較好和強度級別較低的母材去選擇焊絲材料。在焊接鋁鎂合金或鋁錳合金等耐蝕鋁合金時，宜采用含鎂量或含錳時與母材相近或比母材稍高的焊絲。焊絲可從GB/T10585《鋁及鋁合金焊絲》選取，也可從GB/T3190《變形鋁及鋁合金化學(xué)成分》和GB/T3197《焊條用鋁及鋁合金線材》中選取。焊絲選用時可參考下面幾個表（表3和表4摘自《焊接手冊》）： 表1 同牌號鋁焊接用焊絲 同牌號母材牌號 焊 絲 同牌號母材牌號 焊 絲 1060 SAL-3 5052 SAlMg-1 1050A SAL-3 5A02 SAlMg-1 5A03 SAlMg-2 1200 SAL-1 5083 SAlMg-3 3003 SAlMn 5A05 SAlMg-5 3004 SAlMn 6061 SAlMg-1 SAlMg-5 SAlSi-1 表2 異種鋁焊絲焊接用焊絲 異種母材 焊 絲 純鋁+鋁錳合金 SAlMn 純鋁、鋁錳合金+5052、5A02 SAlMg-1、SAlMg-5 純鋁、鋁錳合金+5A03 SAlMg-2 純鋁、鋁錳合金+5083、5086 SAlMg-3 純鋁、鋁錳合金+5A06、5A05 SAlMg-5 表3 針對不同的材料和性能要求選擇焊絲 材 料 按不同性能要求推薦的焊絲 要求高強度 要求高延性 要求焊后陽極化后顏色匹配 要求高強度 要求焊接時裂紋傾向低 1100 SAlSi-1 SAl-1 SAl-1 SAl-1 SAlSi-1 2A16 SAlCu SAlCu SAlCu SAlCu SAlCu 3A21 SAlMn SAl-1 SAl-1 SAl-1 SAlSi-1 5A02 SAlMg-5 SAlMg-5 SAlMg-5 SAlMg-5 SAlMg-5 5A05 LF14 LF14 SAlMg-5 SAlMg-5 LF14 5083 ER5183 ER5356 ER5356 ER5356 ER5183 5086 ER5356 ER5356 ER5356 ER5356 ER5356 6A02 SAlMg-5 SAlMg-5 SAlMg-5 SAlSi-1 SAlSi-1 6063 ER5356 ER5356 ER5356 SAlSi-1 SAlSi-1 7005 ER5356 ER5356 ER5356 ER5356 X5180 7039 ER5356 ER5356 ER5356 ER5356 X5180 注：ER鋁焊絲為美國標(biāo)準(zhǔn)ANSI/AWS A5.10。 表4 一般用途焊接時焊絲選用 母材之一 母材之二 7005 6A02 6061 6063 5083 5086 5A05 5A06 5A03 5A02 3A21 3003 2A16 2B16 2A12 2A14 1070 1060 1050 與母材配用的焊絲 1070 1060 1050 SAlMg-5 SAlSi-1 ER5356 SAlMg-5 LF14 SAlMg-5 SAlMg-5 SAlMn - - SAl-1 SAl-2 SAl-3 2A12 2A14 - - - - - - - - SAlSi-1 BJ-380A 2A16 2B16 - - - - - - - SAlCu 3A21 3003 SAlMg-5 SAlSi-1 SAlMg-5 SAlMg-5 SAlMg-5 SAlSi-1 SAlMn SAlMg-3 5A02 SAlMg-5 SAlMg-5 SAlMg-5 SAlMg-5 LF14 SAlMg-5 SAlMg-5 5A03 SAlMg-5 SAlMg-5 SAlMg-5 SAlMg-5 LF14 SAlMg-5 5A05 5A06 SAlMg-5 LF14 SAlMg-5 SAlMg-5 LF14 SAlMg-5 LF14 5083 5086 SAlMg-5 SAlMg-5 SAlMg-5 6A02 6061 6063 SAlMg-5 SAlSi-1 SAlSi-1 7005 X5180 二、施焊焊工： 應(yīng)按《鋁容器焊工考試規(guī)則》附錄A的規(guī)定考試合格。 三、焊前準(zhǔn)備： 1.鋁材坡口加工應(yīng)采用機械方法（含剪切），如采用等離子火焰方法加工應(yīng)從變色部分機械加工去掉不少于3mm，加工后的坡口表面應(yīng)平整、光滑，不得有裂紋、分層、夾雜、毛刺、飛邊和氧化色。坡口表面應(yīng)呈銀白色的金屬光澤；必要時對坡口及兩側(cè)不少于50 mm范圍內(nèi)進(jìn)行100%PT。 2.焊絲、坡口表面及其兩側(cè)不少于50 mm范圍內(nèi)必須進(jìn)行表面清理（包括去表面氧化膜、鱗片、污染和不合格的氧化色）。打磨可用φ0.15~0.2不銹鋼絲盤刷、金屬磨頭（即電動銑刀）、手工盤銑機、銼刀（應(yīng)是鋁專用弧形銼刀）、刮刀和丙酮（沾丙酮的白布應(yīng)干凈，不要使用棉布或棉紗，以避免擦拭時帶出毛絨），但應(yīng)注意這些工具在使用前應(yīng)被清理干凈，清理時也應(yīng)注意不要把氧化膜以壓入母材內(nèi)，因此清理時不要太用力；但不準(zhǔn)用砂輪或普通砂紙打磨，因為鋁材很軟而導(dǎo)致砂粒留在鋁材里，焊后就易產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷。 3.對于外委熱加工的部件，如封頭等，原則上在進(jìn)廠后應(yīng)對鋁材表面進(jìn)行100%PT，必要時對不能確定的部位進(jìn)行RT。 4.焊絲表面可用不銹鋼絲刷或干凈的油砂紙擦洗；對表面氧化皮較厚的焊絲在焊前打磨后還需要化學(xué)清理。化學(xué)清理：用70℃、5%~10%的NaOH溶液浸泡0.5~3min左右后用清水沖洗，接著用15%左右的HNO3溶液在常溫下浸泡約1~2min后用溫水沖洗，再用手持式吹風(fēng)機（不能用空氣壓縮機，因為空氣中有水和油）吹干再放入烘箱中100℃烘干即可使用。對鋁材也可參考此法。 5.清理干凈的焊絲和焊件應(yīng)保持清潔和干燥，不得用手觸摸和口吹焊接部位，焊工一般戴白色的焊工手套，不要因為怕麻煩而戴臟手套；焊前嚴(yán)禁污染，否則應(yīng)重新進(jìn)行清理，局部污染可局部重新清理；最好用白紙覆蓋在坡口用兩側(cè)。一般機械清理后應(yīng)立即焊接，如清理后4h之內(nèi)未焊，焊前就應(yīng)重新清理。 6.焊件裝配應(yīng)準(zhǔn)確，如果裝配不良時，應(yīng)考慮換部件，而不得強行組對，以避免造成過大的應(yīng)力。在正式焊接前應(yīng)對坡口尺寸進(jìn)行檢查，合格后方可施焊。 7.定位焊選用的焊絲及采取的工藝措施與焊接工藝相同。 8.焊件組對時在應(yīng)力集中處（如焊縫交叉處和工件上的轉(zhuǎn)角處等）盡量避免進(jìn)行定位焊，定位焊縫長度和間距可按下表：（mm） 母材厚度 定位焊間距 每段定位焊縫長度 ?。? 3~6 ?。? 接管或法蘭 40~50 50~60 50~80 2~4點 4~6 5~10 10~12 每點3~8 9.定位焊縫不得有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，否則必須清除重焊。重焊應(yīng)在附近區(qū)域進(jìn)行，而不要在原處點焊；對接焊縫間隙在工藝沒規(guī)定時，可按2~4mm。 10.對于會熔入永久焊縫的定位焊縫必須保證焊透和清除其表面的氧化層（只允許銀白色），并使焊縫兩端平滑過渡以便于接弧，否則就應(yīng)修整。在冷態(tài)零件上施焊時，電弧應(yīng)在始焊稍作停留一下，待母材邊緣開始熔化時，再及時加絲焊接，以保證始焊點焊透。 11.焊接縱縫時，必須在焊件兩端放置引弧板和退弧板，引弧板和退弧板采用與被焊件相同牌號和厚度的鋁材。焊接環(huán)縫時盡量避免產(chǎn)生弧坑。 12.焊接過程中定位焊點開裂，造成板邊錯位或間隙變化，應(yīng)立即停止焊接，經(jīng)修復(fù)后才能繼續(xù)施焊。 13.在焊接過程中，應(yīng)先鋼絲刷清理上層焊縫表面的黑灰和氧化物。焊時注意處理火口，即收弧處。引弧可在離焊接始端10~20mm，再迅速回始端焊接，第一層采用直線焊接，為了獲得良好的成形，其它層焊時可以橫向擺動，并在兩側(cè)稍停一下，以便熔合。 14.鋁焊接變形和焊時易產(chǎn)生塌陷，因此在焊前應(yīng)有針對性地制作夾具和墊板。采用夾具時一般零件正反面都需要夾緊，并且夾具的剛性和夾緊力大小要適中，因為過小取不到控制變形作用，過大則焊縫拘束度太強易導(dǎo)致焊縫開裂，夾緊力按350Kg/100mm為宜。軟性鋁材夾具可為碳鋼或不銹鋼，可以減緩散熱；強化鋁材可用鋁材制造夾具，這樣可以加強散熱?？v縫夾具可用琴鍵式，環(huán)縫可用液壓脹形夾具?？v縫裝配時可適當(dāng)增大間隙，以便焊后有收縮余地；環(huán)縫（包括圓形凸緣、法蘭等）則留些反向錯邊或扳邊，因為焊后凸緣會塌陷變形。墊板材料一般為不銹鋼或碳鋼，對要求不高的鋁材焊接可用石墨制作墊板。選擇墊板材料還應(yīng)考慮對焊縫冷卻速度的影響。當(dāng)鋁板較厚或墊板裝配間隙較大時，可用粘土泥封住間隙，焊后去掉即可。墊板尺寸可按下圖：  材料及尺寸 A B C 不銹鋼或碳鋼 石 墨 四、焊接要求： 1.持證焊工應(yīng)按焊接工藝文件和其它文件焊接。 2.在焊接環(huán)境出現(xiàn)下列情況之一時，應(yīng)采取有效防護(hù)措施，否則不準(zhǔn)施焊： 1) 焊接環(huán)境不清潔，有灰塵、煙霧； 2) 焊接環(huán)境風(fēng)速大于或等于1.5m/s； 3) 焊接環(huán)境相對濕度大于80%； 4) 下雨、下雪的室外作業(yè)； 5) 焊接溫度低于5℃； 3.鋁材產(chǎn)品焊接設(shè)在專門的場地，場地應(yīng)鋪設(shè)橡膠或絨布；焊接時應(yīng)遠(yuǎn)離通風(fēng)口和門窗以避免影響氣體保護(hù)效果。 4.用手工鎢極氬弧焊焊接鋁材一般都使用交流，以便產(chǎn)生陰極霧化的作用；熔化極氬弧焊則用直流反接。當(dāng)由于設(shè)備所限采用直流焊接時，焊縫表面一般有一層氧化膜甚至是黑灰，這時可用鋼絲刷或抹布擦去。對焊縫表面由于焊劑熔劑殘留物或氧化而形成的白色膜可用鋼絲刷或抹布醮熱水擦去。 5.焊前預(yù)熱：由于鋁材導(dǎo)熱性能很強，因此一般手工鎢極氬弧焊焊接大于10mm厚度時，焊前都應(yīng)預(yù)熱，但不超過100℃，焊時層間溫度也不超過100℃。可視具體情況用火焰或遠(yuǎn)紅外線板進(jìn)行加熱。 6.在焊接過程中焊絲的填入點不應(yīng)位于電弧正下方，而應(yīng)位于熔池邊部，距電弧中心線約0.5~1.0mm處，焊絲填入點不得高于熔池表面或在電弧下橫向擺動，以避免影響母材熔化，破壞氣體保護(hù)而使金屬氧化；焊絲回撤時勿使焊絲未端露出氣體保護(hù)區(qū)外，以免焊絲未端被氧化后再度送進(jìn)時隨之帶入熔池。焊接時若鎢極碰到焊縫金屬應(yīng)立即停止焊接，用金屬磨頭清除污染，并修磨鎢極；無論焊前還是焊接過程中，都應(yīng)先切除焊絲端部已氧化的部分再焊。 7. 一條焊縫應(yīng)盡量一次焊完，不得已中途停焊后重新焊接時，應(yīng)重疊10~20 mm。多層焊縫在進(jìn)行下一道焊縫前，對前道焊縫進(jìn)行表面顏色檢查，只允許銀白色；并徹底清除表面污染、夾渣等缺陷?；】討?yīng)填滿，接弧處應(yīng)熔合焊透。一般熄弧采用堆高熄弧法：收弧時勻速抬高電弧，同時加速填充焊絲，直至電弧熄滅，使熄弧處焊縫局部凸出，必要時打磨超標(biāo)的余高。在焊機上有衰減裝置時，此熄弧方法效果更好。 8.A、B類接頭焊縫的余高、余高差及寬度差下表 mm： 焊縫位置 焊縫余高 焊縫余高差 焊縫寬度差 鎢極氬弧焊 熔化極氬弧焊 手工焊、半自動焊 自動焊、機械化焊 平焊 0~3 0~5 0~2 0~3 0~2 除平焊外的其他焊縫位置 0~4 0~5 0~3 0~3 0~2 9.接管與殼體的D類焊縫當(dāng)殼體厚度≤12mm時，一般應(yīng)將殼體扳邊對接焊，扳邊高度為25~30mm。 10.C、D類接頭的焊縫厚度t，在圖樣上無其他規(guī)定時，應(yīng)不小于組成角焊縫兩邊構(gòu)件厚度δ1、δ2較小值的0.7倍，且不應(yīng)小于3mm，在一般情況下不超過10 mm（按下圖）；在襯里或復(fù)合板復(fù)合采用蓋板搭接角焊縫時，蓋板厚度構(gòu)成了角焊縫的一側(cè)邊長度L2一般較薄，使得焊腳長度受到側(cè)邊長度的限制，當(dāng)L2≤4mm時，應(yīng)要求t≥0.7 L2。  11.C、D類接頭的焊縫與母材應(yīng)呈圓滑過渡。 12.焊縫和熱影響區(qū)表面應(yīng)進(jìn)行100%檢查，不得有裂紋、未熔合、氣孔、弧坑、夾渣和飛濺物等缺陷，焊縫外不應(yīng)有打弧點。 13.鋁材壓力容器焊縫表面不應(yīng)有咬邊。常壓容器焊縫表面的咬邊深度不應(yīng)大于0.5mm，咬邊連續(xù)長度不應(yīng)大于100mm，焊縫兩側(cè)咬邊的總長度不應(yīng)超過該焊縫長度的10%。 14.換熱器換熱管焊接順序：管板組裝（換熱管預(yù)留長度應(yīng)不少于4mm，以便后面的機加工）；管端及管板清理；一端脹管；焊接一面管板；機加工未焊換熱管管端；脹管；管端及管板清理；焊接未焊一面的換熱管。焊接時第一層一般不加絲焊（第一層是否進(jìn)行PT或氣密性檢測按規(guī)定），但其它層應(yīng)加絲焊。 15.鋁焊接應(yīng)注意坡口鈍邊較大，一般為2~6mm。對有墊板的接頭，鈍邊可適當(dāng)減小。當(dāng)鋁板較薄時，對接焊都應(yīng)考慮扳邊對接焊，如當(dāng)≤3mm考慮扳邊和不加絲焊。鋁焊接可采用雙面同時焊，背面加絲或不加絲視具體情況而定。 五、焊縫返修： 1.對需要返修的缺陷應(yīng)當(dāng)分析產(chǎn)生原因，提出改進(jìn)措施，編制焊接返修工藝（應(yīng)考慮加工裝防焊接變形）后才能開始返修（下表為一般情況下焊縫缺陷及原因分析）； 2.焊縫同一部位返修次數(shù)不宜超過2次。 3.一般用金屬磨頭清除缺陷和開坡口。如果缺陷較深時，可先用規(guī)定的手工銑打磨，再用金屬磨頭打磨坡口表面。坡口應(yīng)寬度均勻、表面平滑和便于施焊的凹槽，凹槽兩端有一定的坡度（一般不大于1：4）。 4.返修前需將缺陷清除干凈，一般應(yīng)進(jìn)行100%PT確認(rèn)（若缺陷是裂紋，則必須進(jìn)行100%PT）。補焊時只需將缺陷除盡即可，不要挖得太深，必要時進(jìn)行RT進(jìn)行確認(rèn)缺陷已完全清除。補焊時先不填絲，用電弧對補焊區(qū)金屬熔化；填絲后電弧應(yīng)稍偏向焊絲，防補焊區(qū)金屬過熱，電弧可在補焊長度方向上適度往復(fù)移動，以延長熔池存在時間，以利于氫氣泡從熔池逸出。 5.返修焊縫性能和質(zhì)量要求應(yīng)與原焊縫相同； 6.鋁焊接主要焊縫缺陷是氣孔和裂紋： 6.1 氣孔產(chǎn)生原因：鋁焊接氣孔主要是氫進(jìn)入焊接熔池而形成的。氫來源有：材料、焊絲、保護(hù)氣體、送絲機構(gòu)、焊工的手套和環(huán)境濕度太高等，如焊絲被污染、材料及焊絲本身的氧化膜、送絲機構(gòu)上有油污或汗?jié)n等。預(yù)防措施： 6.1.1材料及焊絲內(nèi)的含氫量≤0.4mL /100g； 6.1.2 被焊件表面應(yīng)去除油污及氧化膜，存放時間不超過4h。表面清理后應(yīng)用干燥、潔凈、不起毛的物件覆蓋坡口及兩側(cè)； 6.1.3 焊絲盡量使用拋光焊絲，不然處理方法同上； 6.1.4 保護(hù)氣體內(nèi)雜質(zhì)含量：H2≤0.001%；O2≤0.02%；N2≤0.1%；H2O≤0.02%； 6.1.5保護(hù)氣體管路：一般采用不銹鋼管或銅管，軟管采用塑料管而不能用橡膠等易吸水的軟管；焊前應(yīng)檢查冷卻水管道，確保不會漏水；當(dāng)環(huán)境濕度很大時，應(yīng)對保護(hù)氣體進(jìn)行加熱對管路進(jìn)行吹掃； 6.1.6 送絲機構(gòu)：不得有油污，送絲管采用聚四氟乙烯管或尼龍，并焊前清理管內(nèi)污染和冷凝水； 6.1.7現(xiàn)場環(huán)境：溫度不宜超過25℃，相對濕度不超過50%，保持環(huán)境清潔； 6.1.8焊工：工作服裝盡量是白色的，以便能及時發(fā)現(xiàn)和清理污染。焊時注意汗水和油漬不要再次污染焊件； 6.1.9 在焊前都應(yīng)在試板上試焊，以便檢查保護(hù)氣體和管路是否合格。 6.1.10 焊接工藝上預(yù)防措施：用雙面焊代替單面焊；每道焊縫薄時比厚時有利于氣孔逸出；大直徑焊絲有利于減少氣孔；焊前預(yù)熱、焊后緩冷；降低電弧電壓、增大電流、降低焊接速度，有利于減少氣孔。 6.2 裂紋產(chǎn)生原因：材料焊接性較差；選擇焊絲時沒考慮抗裂性；結(jié)構(gòu)的拘束度過大。預(yù)防措施： 6.2.1 對焊接性較差的鋁材在焊接前應(yīng)考慮其抗裂性而不能只考慮強度；必要時可考慮對焊件進(jìn)行退火后焊接，焊后再淬火時效。 6.2.2 選擇抗裂紋性好的焊絲，如含Si等低熔點元素的焊絲。 6.2.3 盡量減少焊接接頭的拘束度，合理安排焊接順序，讓焊縫能夠有橫向收縮余量，以減小焊接應(yīng)力。沒有必要定位焊的就不要焊定位焊，能雙面定位焊的就不要單面定位焊。 6.2.4 盡量改單面焊為雙面焊。 六、探傷要求： 1.封頭拼縫焊后應(yīng)進(jìn)行100%RT，成形后再按規(guī)定100%RT或100%PT。 2.A、B類焊縫一般進(jìn)行100%RT。 3.容器上的C、D類焊接接頭進(jìn)行100%PT。 4.鋁材表面補焊焊縫進(jìn)行100%PT。 5.鋁卡具和拉筋的臨時固定連接焊縫拆除后的焊痕等進(jìn)行100%PT。 6.其他圖樣要求探傷的部位。 |
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